Pārneses funkcijas izpratne
Definīcija: Kas ir pārsūtīšanas funkcija?
Pārneses funkcija (saukts arī par frekvences raksturlīknes funkcija jeb FRF) ir kompleksu vērtību funkcija, kas apraksta, kā mehāniskā sistēma reaģē uz ieejas spēkiem vai kustībām kā frekvences funkciju. Matemātiski tā ir izejas un vibrācija reakcija uz ieejas ierosmi katrā frekvencē: H(f) = Output(f) / Input(f). Pārneses funkcija satur gan informāciju par lielumu (cik lielā mērā sistēma pastiprina vai vājina katrā frekvencē), gan fāze informācija (laika aizture vai rezonanses raksturlielumi).
Pārneses funkcijas ir būtiskas mašīnu dinamikas izpratnei, jo tās raksturo sistēmas raksturīgās reakcijas īpašības —dabiskās frekvences, slāpēšana, režīma formas — neatkarīgi no konkrētā piespiešanas, kas var būt darbības laikā. Tās ir būtiskas modālā analīze, konstrukcijas modifikāciju prognozēšana un vibrācijas izolācijas projektēšana.
Matemātiska formulēšana
Pamata definīcija
- H(f) = Y(f) / X(f)
- Kur Y(f) = izejas (atbildes) spektrs
- X(f) = ieejas (ierosmes) spektrs
- Abi mērīti vienlaicīgi
Izmantojot krustspektru
Trokšņainiem mērījumiem:
- H(f) = Gxy(f) / Gxx(f)
- Gxy = šķērsspektrs starp ieeju un izeju
- Gxx = ieejas automātiskais spektrs
- Samazina izejas trokšņa radīto novirzi
- Standarta metode praksē
Sastāvdaļas
- Lielums |H(f)|: Pastiprināšanas koeficients katrā frekvencē
- Fāze ∠H(f): Fāzes nobīde starp izeju un ieeju
- Reālā daļa: Fāzes reakcija
- Iedomātā daļa: Kvadratūras reakcija
Fiziskā nozīme
Lieluma interpretācija
- |H| > 1: Sistēma pastiprinās šajā frekvencē (rezonanses apgabalā)
- |H| = 1: Izeja ir vienāda ar ieeju (neitrālu)
- |Š| < 1: Sistēma vājina (izolācija, ārpusrezonanse)
- Virsotnes: Rodas dabiskajās frekvencēs (rezonanses)
- Pīķa augstums: Saistīts ar slāpēšanu (augstāki maksimumi = mazāka slāpēšana)
Fāzes interpretācija
- 0°: Izeja fāzē ar ieeju (stingrības kontrole, zem rezonanses)
- 90°: Izeja atpaliek no ieejas par ceturtdaļciklu (rezonanses laikā)
- 180°: Izeja pretēja ieejai (masas kontrolēta, virs rezonanses)
- Fāzes caur rezonansi: Raksturīga 180° nobīde no apakšas uz augšu
Mērīšanas metodes
Trieciena pārbaude (saspiešanas tests)
Visizplatītākais mašīnām:
- Ievade: Instrumentēts āmura sitiens (mēra spēku)
- Izvades rezultāts: Akselerometrs uz konstrukcijas (mēra reakciju)
- Priekšrocības: Ātri, vienkārši, bez īpaša aprīkojuma, izņemot āmuru un akselerometru
- Ierobežojumi: Viens trieciens = ierobežota vidējā vērtība, spēka spektra kvalitāte
Kratītāja pārbaude
- Vadāms elektromagnētiskais kratītājs pieliek spēku
- Nejauša, slaucīta sinusa vai čirpšanas ierosme
- Lieliska spēka kontrole un spektrālais saturs
- Zelta standarts, bet nepieciešams kratītāja aprīkojums
Operacionālā mērīšana
- Izmantot darba spēkus kā ievadi (darbojošos mašīnu)
- Mazāk kontrolēti, bet reāli ekspluatācijas apstākļi
- Nepieciešama identificējoša ievade (spēka mērījums vai atskaites punkts)
Pieteikumi
1. Modālā analīze
Pašfrekvenču un režīmu formu noteikšana:
- Pārneses funkcijas lieluma virsotnes = dabiskās frekvences
- Fāzes caurplūdes maksimumi apstiprina rezonansi
- Pīķa platums norāda slāpēšanu
- Vairāki mērījumu punkti atklāj režīma formas
2. Rezonanses diagnostika
- Nosakiet, vai darba frekvence ir tuvu dabiskajai frekvencei
- Novērtējiet atdalīšanas robežu
- Identificējiet problemātiskās rezonanses
- Ceļveža modifikācijas stratēģijas
3. Vibrācijas izolācijas dizains
- Izolatora efektivitātes prognozēšana
- Pārneses funkcija parāda pārraidi atkarībā no frekvences
- Izolatora dabiskā frekvence ir redzama kā maksimums
- Virs 2× izolatora frekvences, laba izolācija (|H| < 1)
4. Strukturālo modifikāciju prognozēšana
- Masas, stingrības vai slāpēšanas izmaiņu ietekmes prognozēšana
- Salīdzinājums pirms/pēc apstiprina modifikācijas
- Optimizējiet modifikācijas, izmantojot modelēšanu
Interpretācija mašīnu kontekstā
Rotora gultņu sistēma
- Ievade: rotora disbalansa spēks
- Izeja: gultņu vibrācija
- Pārneses funkcija parāda, kā nelīdzsvarotība rada vibrāciju
- Virsotnes pie kritiskie ātrumi
- Izmanto rotora dinamikas analīzē
Fonda pārraide
- Ievade: Gultņa korpusa vibrācija
- Izvade: pamatu vai grīdas vibrācija
- Parāda vibrācijas pārraides ceļu
- Identificē problemātiskas pārraides frekvences
- Vadlīnijas izolācijai vai stingrībai
Saistība ar citām funkcijām
Pārneses funkcija pret frekvences reakciju
- Termini bieži tiek lietoti savstarpēji aizvietojami
- Frekvences atbildes funkcija (FRF) ir tāda pati kā pārneses funkcija vibrācijas kontekstā
- Abi apraksta sistēmas reakciju atkarībā no frekvences
Pārneses funkcija un saskaņotība
- Saskaņotība apstiprina pārneses funkcijas kvalitāti
- Augsta koherence (>0,9) = uzticama pārneses funkcija
- Zema koherence = slikts mērījums vai nekorelēts troksnis
- Izmantojot pārneses funkcijas, vienmēr pārbaudiet koherenci
Pārneses funkcija ir spēcīgs analītisks rīks, kas raksturo mehāniskās sistēmas dinamiku, izmantojot fundamentālas attiecības starp ieeju un izeju. Izpratne par pārneses funkcijas mērīšanu, interpretāciju — jo īpaši rezonanses atpazīšanu no lieluma maksimumiem un fāžu pārejām — un pielietošanu ļauj veikt modālo analīzi, rezonanses diagnostiku, strukturālo modifikāciju prognozēšanu un visaptverošu vibrāciju pārneses analīzi, kas ir būtiska progresīvai mašīnu dinamikai un vibrāciju kontrolei.